2024年高考模拟物理试卷4（河北卷专用）（解析版）

备战2024年高考物理模拟卷（河北卷专用）

黄金卷04

（考试时间：75分钟试卷满分：100分）

第I卷（选择题）

一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分。在每小题给出的四个选项中，只

有一项符合题目要求。

1.中国载人航天工程办公室从2023年9月1日起至9月30日24时，面向社会公开征集

新一代载人飞船（图甲）、载人月面着陆器（图乙）的名称。根据计划，我国将在2030年前

实现中国人首次登陆月球，开展月球科学考查及相关技术试验等。不考虑月球的自转，下列

说法正确的是（）

甲乙

A.新一代载人飞船的发射速度必须大于11.2km/s

B.新一代载人匕船赴月过程无须主动变速

C.载人月面着陆器可在环月轨道上处于静止状态

D.载人月面着陆器登月过程中需在近月点减速变轨

【答案】D

【解析】A.若飞船的发射速度大丁11.2kuiA,则会逃脱地球束缚，故A错误；

BD.飞船在飞向月球过程中需不断加速变轨，与着陆器登月过程相反，故D正确、B错误;

C.由于着陆器只受月球的万有引力（其他引力可不计），因此其不可能静止在环月轨道上,

故C错误。

故选D。

2.一列横波沿x轴的正方向传播，波速为0.5m/s,某时刻的波形如图所示，则（）

B.经过2s质点K运动到L处

C.经过2s质点K回到平衡位置

D.经过3s质点K运动到波峰

【答案】C

【解析】A.波沿x轴正方向传播，根据平移法可知，此时，质点K向），轴正方向振动，

21

根据图像可知，波长为2.0m,所以周期7=—=4s,所以经过1s即一7,质点运动到波峰，

v4

故A错误；

BC.经过2s即半个周期，质点K运动到平衡位置，并不随波迁移，故B错误C正确；

D.经过3s即之7质点K运动到波谷，故D错误。故选C。

4

3.物体A、B放置在粗糙的水平面上，若水平外力以恒定的功率2单独拉着物体A运动时,

物体A的最大速度为匕；若水平外力仍以恒定的功率尸拉着物体A和物体B共同运动时，

如图所示，物体A和物体B的最大速度为匕。空气阻力不计，在物体A和B达到最大速度

时作用在物体B上的拉力功率为（）

V1nV]-v2V）+v2

A.—PB.工尸C.-~-PD.-~-P

岭匕vi匕

【答案】C

【解析】物体A受到的滑动摩擦力为£=-

匕

P

以恒定的功率尸拉着物体A和物体B共同运动有A+JB="

匕

在物体A和B达到最大速度时作用在物体B上的拉力功率为6=6彩=上以P

故选c。

4.某实验小组测得在竖直方向飞行的无人机飞行高度y随时间，的变化曲线如图所示，E、

F、M、N为曲线上的点，EF、MN段可视为两段直线，其方程分别为y=4,-26和

y=-2r+140a无人机及其载物的总质量为2kg,取竖直向上为正方向。则（）

A.E/段尢人机的速度大小为4m/s

B./M段无人机的货物处于超重状态

C.RV段无人机和装载物总动量变化量大小为4kg-m/s

D.MN段无人机机械能守恒

【答案】A

【解析】A.根据EF段方程y=4f—26

可知EF段无人机的速度大小为u=电=4m/s故A正确；

Ar

B.根据y-，图像的切线斜率表示无人机的速度，可知段无人机先向上做减速运动，后

向下做加速运动，加速度方向一直向下，则无人机的货物处于失重状态，故B错误；

C.根据MN段方程），=-2f+l40,可知MN段无人机的速度为M=E=-2m/s

Ar

则有bp=mv'—mv=2x（—2）kg•m/s—2x4kg-m/s=-12kg•m/s

可知FN段无人机和装载物总动量变化量大小为12kgm/s,故C错误；

D.MN段无人机向下做匀速直线运动，动能不变，重力势能减少，无人机的机械能不守恒，

故D错误。

故选ABo

5.某同学利用图甲所示装置研究物块与长木板间摩擦力。水平向左拉长木板，传感器记录

的尸“图像如图乙所示。下列说法不正确的是（）

【答案】B

【解析】A.抛出的两谷粒在空中均仅受重力作用，加速度均为重力加速度，故谷粒1的加

速度等于谷粒2的加速度，故A错误；

B.谷粒2做斜抛运动，水平方向上为匀速直线运动，故运动到最高点的速度即为水平方向

上的分速度；从。点运动到。点，与谷粒1比较，水平位移相同，但谷粒2的运动时间较

长，故谷粒2水平方向上的速度较小，即最高点的速度小于也，故B正确；

C.谷粒2做斜向上抛运动，谷粒1做平抛运动，均从。点运动到户点，在竖直方向上谷粒

2做竖直上抛运动，谷粒1做自由落体运动，竖直方向上位移相同，故谷粒2运动时间较长，

故C错误；

D.两谷粒从0点运动到尸点的位移相同，但谷粒2的运动时间较长，则谷粒1的平均速

度大于谷粒2的平均速度，故D错误。故选B。

7.如图所示，纸面内的菱形金属线框以速度％平行于AZ)方向匀速通过一有界的匀强

磁场，磁场的边界。。、AW相互平行，磁感应强度大小为8、方向垂直纸面向里。已知线

框的电阻为线框的边长和磁场宽度均为L,ZA=60°,A。，。。，下列说法正确的是

()

X\M

X

X：

X：

X：

X

X：

X

X\N

A.4点离开磁场后线框内的感应电流沿顺时针方向

B.线框内感应电动势的最大值为日

C.此过程中穿过线框的磁通量的最大值为逋3Z?

16

月2"2

D.线框穿过磁场的整个过程中回路的最大热功率为山*

2R

【答案】C

【解析】A.线框的4点离开磁场后，穿过线框的磁通量垂直纸面向里先增大后减小，由楞

次定律可知线框中的电流先沿逆时针方向，后沿顺时针方向，故A错误；

B.从B点进入磁场到。点进入磁场的过程中线框内的感应电动势最大，有心=衅殳故

B错误；

C.当线框到如图所示的位置时

穿过线框的磁通量最大，此时人点和C点到磁场边界MN和PQ的距离相等，所以穿过线

框的磁通量的最大值6m=（争-衿x用8=*班?故C正确：

D.回路中感应电动势最大时热功率最大，有"山一号―当科故D错误。故选C。

二、选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项

符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得。分。

8.为了解决光信号长距离传输中的衰减问题，常常在光纤中掺入锂元素,如图所示的是饵离

子的能级示意图，标识为'引2的锂离子处在亚稔态，不会立即向下跃迁：如果用光子能量

约为2.03X10-2J的激光把处于基态能级的银离子激发到F他能级，再通过“无辐射跃

迁''跃迁到能级41⑶2,从而使该能级积聚的离子数远超过处于基态的离子数。当光纤中传输

某波长的光波时，能使处在亚稳态能级的离子向基态跃迁，产生大量能量约为L28X10T9J的

光子，于是输出的光便大大加强了。根据上述资料你认为下列说法正确的是（）

A.无辐射跃迁中一个锂离子放出的能量约为7.50x10叼

B.这种光纤传输任何频率的光信号衰减都能得到有效补偿

C.大量处在［“2能级的饵离子向卜跃迁能产生4种频率的光子

D.上述情景发生时，光纤中传输的光信号波长约为1.55pm

【答案】AD

【解析】A.电子从轨道7%跃迁到轨道得能量卬=2.03x10-1”,电子从轨道工跃

迁到轨道九⑶2得能量%=L28X10/J。则无辐射跃迁中一个锂离子放出的能量约为

*23=£”-£12=7.5°xl°-2°J,故A正确；

2O3XIO-I9I

B.由£=配可得这种光纤传输只有频率为二的光信号衰减才能得到有效补偿，故

h

B错误；

C.大量处在［“2能级的银离子向下跃迁有以下几种情况-⑶2，、3,2->41"，

4^11/2-4115,2

因为'“2能级跃迁到41电能级是无辐射跃迁，所以不会放出光子，故处在能级的锂离

子向卜.跃迁能产生2种频率的光子，故C错误；

D.由马2=与可得％芍入数据可解得光纤中传输的光信号波长约为L55|am,故D正确。

4£|2

故选AD。

9.如图，竖直平面内有一半径为R=lm、内壁光滑的圆形轨道，轨道底端与水平面相切于点

c,该圆形轨道处于竖直向下的匀强电场中，场强E=2X1（）3N/C。在水平面上放着不带

电的物块A和带正电的物块B,其中mA=2kg、〃?B=lkg,物块B所带电荷量q=2xl（尸C,用

轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧P（两端未与A、B

拴接）M点左侧水平面粗糙但右侧光滑，物块A与d点左侧水平面之间的动摩擦因数4=0.5。

现将细绳剪断，A脱离弹簧P一段时间后才滑到d点，最终在d点左端L=1.225m处停止。

A、B可看作质点，g=10m/s2,则（）

A.物块B第一次滑至c点的速度大小为7m/s

B.物块B在。点时具有的电势能最大

C.物块B可以运动到圆轨道的最高点

D.物块B离开轨道时的速度大小为m/s

【答案】AD

【解析】A.剪断绳子后，物块A、B获得速度以、I，B，A在d点左侧做匀减速直线运动，

则有v；=2/jgL

解得L=3.5m/s

A、B组成系统动量守恒，则有〃/匕一〃%%=。解得以=7m/s。故A正确：

B.B带正电，在B运动到电场中最高点过程，电场力对B做负功，电势能增大，物块B

在电场中最高点时具有的电势能最大，故B错误；

2

C.若物块B恰好能达最高点，则有mB8+%=〃％血&■解得】‘Bmin=Em/S

R

假设B从上述临界状态返|可至°点，则有（〃％8+&/>2/?=3〃％41-3恤1总而解得

vBi=V70m/s

由于故B脱离弹簧后不能到达圆弧轨道最高点，故C错误；

D.设B在离开轨道时速度为％2,飞出点位置的半径与竖直方向夹角为0,则在飞出点

有

2

（〃％g+Eq）cos。="B?

A

B从离开弹簧到运动至飞出点有一+Eq）R（1+cos。）=^恤电一;恤4

解得0=60，/2=4m/s,故D正确。

故选ADo

10.“探究加速度与力的关系”的实验装置示意图如图所示。实验中平衡了各种阻力，如果砂

桶（含砂）的质量加不满足比小车质量M小得多的条件，那么，若保持M不变，将〃?增

大为原来的2倍，不计绳的质量和滑轮摩擦，在砂桶下落相同高度的过程中，下列说法正确

的是（）

A.小车的加速度小于原来的2倍

B.绳上的拉力小于原来的2倍

C.砂桶机械能的减少量小于原来的2倍

D,砂桶和小车组成的系统损失的机械能比原来多

【答案】ABC

【解析】AB.以小车为研究对象，根据牛顿第二定律可得丁=

以砂桶（含砂）为对象，根据牛顿第二定律可得〃吆=〃以

联立可得。=一丝一丁=也暨

M+mM+m

若M保持不变，将，”增大为原来的2倍，则有

f

a=<2aV=乂。2〃3<27故AB错误；

M+2mM+2m

AE.,=Th

C.绳子拉力对砂桶做负功，砂桶机械能的减少量为,,,

△昂=Th

由于Tv27可得AE》<2△4

即砂桶机械能的减少量小于原来的2倍，故C正确；

D.砂桶和小车组成的系统损失的机械能等于小车克服摩擦力做的功，由于摩擦力大小保持

不变，则砂桶和小车组成的系统损失的机械能与原米相等，故D错误。

故选ABCo

第n卷（非选择题）

三、实验题：本题共2小题，共15分。

H.（6分）某研究小组用如图所示装置探究等量同种电荷间库仑力与距离的关系。器材有：

专用支架、相同的导体小球A和B、刻度尺、丝线、米尺、天平、绝缘底座。

/////////

绝缘底座

(1)下列能使A、B小球带等量同种电荷的方式是。

A.用与A、B相同的带电小球C,先接触A,再接触E

B.A、B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B小球，再移走带电体

C.A、B小球接触后，用带电小球接触A、B,移除导体球，再分开A、B小球

(2)用天平测量小球的质量加,悬挂点到小球球心的距离/,将小球B固定在绝缘底座上,

A球用丝线悬挂在支架上，使小球带上等量同种电荷。某次实验中小球A静止位置和B固

定位置如图所示，则A、B小球之间的距离“cm。

(3)本实验中/>一，丝线与竖直方向夹角。很小，tan<9«sin<9,重力加速度R=9.8m/s2。

本实验中若小球质量为10g,/=l.()m,则库仑力尸=N(结果保留两位有效数

字)。

(4)缓慢移动绝缘底座，得到五组足，•数据，根据库仑定律，拟合的库仑力”与距离〃

的关系图像可能正确的是___________;

【答案】(1)C(2)2.20(3)2.2x10-3(4)C

【解析】(1)[1]A.用与A、B相同的带电小球C,先接触A,再接触B,两球将带上不等

量的同种电荷，选项A错误；

B.A、B小球接触后靠近带电体但不接触，然后分开A、B小球，再移走带电体，能变小

球带等量异种电荷，选项B错误；

c.A、B小球接触后，用带电小球接触A、B,移除导体球，再分开A、B小球，能使小球

带等量同种电荷，选项C正确；故选C。

（2）[2]由图可知，A、B小球之间的距离x2.20cm。

（3）[3]对小球受力分析可知，库仑力F=mgtan6*mgsin6=mgj

99

带入数据解得F=0.0lx9.8x—N=2.2x103N

100

（4）[4]根据产=24

r

可知r-4图像为过原点的直线，故选C。

r

12.（9分）小明做“用单摆测量重力加速度”的实验。

（I）如图甲所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球（下方吸附有小磁片）,

做成一个单摆。图乙、丙分别画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，你认为应选用图

（选填“乙”或“内”）的悬挂方式。

甲乙丙

（2）使小球在竖直平面内做小角度摆动，打开手机的磁传感器软件。某次采集到的磁感应

强度B的大小随时间/变化的图像如图所示，则单摆的振动周期7=s（结果保

留3位有效数字）；

（3）改变线长/,重灯上述步骤，实验测得数据如下表所示（实验前已测得小球半径r）,

请根据表中的数据，在方格纸上作出图像

L=l+r/mT/sT2/S2

0.401.2761.628

0.601.5552.418

0.801.8013.244

1.002.0104040

1.202.2084.875

（4）测得当地的重力加速度&=（结果保留3位有效数字）;

（5）有同学认为，根据公式7二,小明在实验中未考虑小磁片对摆长的影响，心的

测量值小于真实值，所以实验测得的重力加速度g偏小。请判断该观点是否正确，简要说明

理由___________0

【答案】（1）丙（2）1.36s（1.32~1.40s均可）

1.60

1.20

(4)9.71(9.47~9.78均可)(5)

0.80

0.40

不正确。设摆球的重心下移△/,,根据单摆周期公式T二，有。+刈二告小

44~

小"二言4所以g=4/经

与AL无关。

（或：不正确。小磁片只影响图像在L轴上的截距，不影响图像的斜率，故不影响从图像

中测得的g的大小。）

【解析】（1）[1]图乙的方法中当单摆摆动时摆长会发生变化，则图内的悬挂方式较好；

（2）[2]小球经过最低点时磁感应强度最大，相邻两次磁场最强的时间间隔为半个周期，由

图可知单摆的周期约为1.36s；

（3）[3]根据表格中数据描点连线如图

(4)［4］根据T=2］肚可得L=/7T2

4h

则图线斜率为工o=1-2-4----（）=0.248则g=9.78m/s2、

44~5.00

（5）[5]重力加速度根据图像的斜率可求，由（4）的分析可知，小磁片不影响重力加速度

的测量值，所以这个同学的观点是不正确的。

四、计算题：本题共3小题，共39分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步

骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位，

13.（9分）094型战略核潜艇（如图甲）是目前我国服役中最先进的核动力潜艇，是中国拥

有三位一体核战略的保障，也是国之利器。如果游轮上处于O点的人刚好看到潜艇在其正

前方的水下缓慢通过，将人和潜艇均视为质点，如图乙所示，此时人到水面的高度九=15m,

4

潜艇的水下深度，?2=23m0水的折射率为〃=§,Sin530=0.8,8s53。=0.6,求此时潜艇

与人的水平距离。

【答案】37.25m

【解析】如图所示

根据折射定律可得〃=华sin53-0=74

sin03

解得sin0=0.6即0=37。

由图中几何关系可得此时潜艇与人的水平距离为

43

x=%tan53°+为（an37°=15x—m+23x—m=37.25m

34

14.（13分）如图所示为一种打积木的游戏装置，在水平地面的靶位上叠放着三块完全相同

的硬质积木A、B、C,其中积木4、C夹在固定的两光滑硬质薄板间，每块积木的质量均为

机、长为L,各水平接触面间的动摩擦因数均为一个可视为质点的钢球用不可伸长的轻

绳挂于。点，钢球质量也为〃?，轻绳长为凡游戏时，将钢球拉到与。等高的P点（保持

绳绷直）由静止释放，钢球运动到最低点时轻绳恰好断裂，随即钢球与积木A发生弹性碰

撞（碰撞时间极短可忽略），之后积木A与B分离，积木A再滑行一段距离后停止。重力加

速度为g，不计空气阻力。求:

R

p。

L

（1）轻绳能承受的最大拉力；

（2）钢球与积木A碰后瞬间，积木A的速度大小

（3）钢球与积木A碰后，积木A的位移大小。

R

【答案】（1）3mg；（2）、丽;（3）--4A

【解析】（1）设钢球达到最低点的速度为%,从2点到最低点由动能定理有〃?gR=g〃叼2

由牛顿第二定律有（nax一"田",n~

R

解得%_辰五，ax=3mg

（2）钢球与积木A碰撞过程满足动量守恒，取向右为正方向，设碰撞后钢球的速度为匕'、

积木